TWI821407B - 研磨用組合物、研磨方法及基板之製造方法 - Google Patents

研磨用組合物、研磨方法及基板之製造方法 Download PDF

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Abstract

[技術問題] 提供能夠有效降低或消除由單一種材料所構成的同一個研磨對象物表面的段差的研磨用組合物、使用如此的研磨用組合物的方法以及基板之製造方法。 [技術手段] 本發明之研磨用組合物包括研磨粒；pH調節劑；分散介質；至少一種第一水溶性高分子，其中此第一水溶性高分子具有內醯胺結構；以及至少一種第二水溶性高分子，其中此第二水溶性高分子的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物：

Description

研磨用組合物、研磨方法及基板之製造方法
本發明係有關於一種研磨用組合物、使用此研磨用組合物的研磨方法及基板之製造方法。
在半導體工業中，為了提高半導體基板(例如，晶圓)表面的平坦度，通常會使用平坦化技術。化學機械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)即為一種常用的平坦化技術。化學機械研磨技術係使用包含：二氧化矽、氧化鋁、氧化鈰等研磨粒、防腐蝕劑、界面活性劑等之研磨用組合物，使半導體基板等研磨對象物(被研磨物)的表面平坦化之方法。
再者，作為半導體基板，包含鍺材料的矽基板(在本說明書中亦簡稱為「含鍺基板」)已逐漸普及。因此，對於可適用於研磨含鍺基板的研磨用組合物的需求也日漸增加。
專利文獻1揭示一種化學機械拋光組成物，包括：(A)無機粒子、有機粒子、或其混合物或複合物；(B)至少一種類型的氧化劑；及(C)水性介質。專利文獻1的化學機械拋光組成物可適用於對元素鍺或矽鍺進行化學機械拋光。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：TW 201311842 A1
當同一個研磨對象物的表面具有高度不同的部分時，這樣的高度差異通常被稱為「段差(step difference)」。在化學機械研磨過程中，不同材料具有不同的研磨速率(在本說明書中，亦可將「研磨速率」稱為「移除速率」)。因此，當同一個研磨對象物的表面包括兩種以上不同的材料時，在進行化學機械研磨之後，有可能會造成不同材料的頂表面具有不同的高度。更具體而言，具有較高研磨速率的材料被移除的量較多，造成此材料的頂表面低於其他材料的頂表面。換言之，研磨由不同材料所構成的同一個研磨對象物時，有可能在此研磨對象物的表面產生段差。
另一方面，一般的研磨用組合物對相同材料的移除速率是相同的。因此，當由單一種材料所構成的同一個研磨對象物的表面存在段差時，此段差很容易順應性地被保留。換言之，對於由單一種材料所構成的同一個研磨對象物，化學機械研磨難以消除存在於此研磨對象物表面的段差。
本發明是有鑑於如上所述的實際情況所完成，以提供能夠有效降低或消除由單一種材料所構成的同一個研磨對象物表面的段差的研磨用組合物為目標。此外，本發明亦提供使用如此的研磨用組合物的研磨方法以及基板之製造方法。
為了達成上述目標的至少其中之一，本發明之一些實施例係揭示一種研磨用組合物，包括研磨粒；pH調節劑；分散介質；至少一種第一水溶性高分子，其中此第一水溶性高分子具有內醯胺結構(lactam structure)；以及至少一種第二水溶性高分子，其中此第二水溶性高分子的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物。
式(I)中，X為大於或等於3的整數，且n為大於或等於2的整數。
再者，本發明之另一些實施例係揭示一種研磨方法，其係使用如上所述之研磨用組合物研磨一研磨對象物，其中，此研磨對象物的材料為SiY Ge(1-Y) (其中，0≦Y>1)。
此外，本發明之又一些實施例係揭示一種經過研磨的基板之製造方法，包括：準備基板；及使用如上所述之研磨用組合物對此基板進行研磨。
[實施發明之形態]
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，作詳細說明如下。
以下說明本發明的實施形態。本發明並不限定於以下的實施形態。
根據本發明之一實施形態，提供一種研磨用組合物，包括研磨粒；pH調節劑；分散介質；至少一種第一水溶性高分子，其中此第一水溶性高分子具有內醯胺結構；以及至少一種第二水溶性高分子，其中此第二水溶性高分子的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物。根據本實施形態，可具有以下的技術功效。亦即，在研磨用組合物中，使用分別具有特定結構的兩種水溶性高分子。當使用如此的研磨用組合物進行研磨時，能夠增加在同一個研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異。換言之，可增加相同材料在不同研磨壓力下的移除速率差異。如此一來，即使是研磨由相同材料所構成的同一個研磨對象物的情況，也能夠有效地降低或消除存在於此研磨對象物表面的段差。再者，移除速率的差異，更正確而言，是移除速率的比值，具體而言，是指高度不同的部分之中，較高之部分的移除速率相對於較低之部分的移除速率的比值。
式(I)中，X為大於或等於3的整數，且n為大於或等於2的整數。
在本實施形態中，研磨用組合物分別具有特定結構的兩種水溶性高分子。當使用本實施形態的研磨用組合物進行研磨時，能夠增加在同一個研磨對象物表面之具有不同高度的的移除速率之差異(比值)。換言之，可增加相同材料在不同研磨壓力下的移除速率差異(比值)。如此一來，即使是研磨由相同材料所構成的同一個研磨對象物的情況，也能夠有效地降低或消除存在於此研磨對象物表面的段差。
本發明相關的研磨用組合物所適用的研磨對象物並無特別限定，以一般的半導體基板為佳。作為研磨對象物，可列舉含矽基板(例如，非晶矽、結晶矽、氧化矽、氮化矽等)、含鍺基板。作為研磨對象物的具體例，可舉出，例如，SiY Ge(1-Y) (其中，0≦Y>1)。在研磨對象物中，本發明相關的研磨用組合物特別適合用於研磨含鍺基板。作為含鍺基板的具體例，可舉出，例如，SiZ Ge(1-Z) (其中，0.01≦Z>1)。再者，上述「含矽基板」不含鍺。在本發明的一實施形態中，Z以0.05～0.95為佳，以0.10～0.90為更佳。
本實施形態的研磨用組合物中包括至少一種第一水溶性高分子以及至少一種第二水溶性高分子。第一水溶性高分子具有內醯胺結構。第二水溶性高分子的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物。
式(I)中，X為大於或等於3的整數，且n為大於或等於2的整數。
針對本發明相關的研磨用組合物能夠降低或消除段差的機制，本發明的發明人提出以下的推論。應注意的是，以下的機制是基於推測，無論此機制正確與否，皆不影響本發明之技術內容及申請專利範圍。
首先，本發明的發明人進行了實驗，分別探討第一水溶性高分子及第二水溶性高分子對研磨對象物的移除速率的影響。
實驗結果顯示，第一水溶性高分子會增加研磨對象物的移除速率。本發明的發明人推測，可能是因為第一水溶性高分子吸附於研磨對象物的表面時，會提高研磨對象物的親水性(或濕潤性)，進而改善研磨用組合物(研磨液)與研磨表面之間的親和力。因此，能夠增加研磨對象物的移除速率。再者，本發明的研磨用組合物亦可適用於研磨含有鍺材料的矽基板以外之研磨。
再者，實驗結果顯示，第二水溶性高分子會降低研磨對象物的移除速率。本發明的發明人推測，第二水溶性高分子吸附於研磨對象物的表面時，會降低研磨對象物的親水性(或濕潤性)，進而增加研磨用組合物與研磨表面之間的排斥力。因此，降低研磨對象物的移除速率。
如上所述，所謂「研磨對象物的研磨表面具有段差」，是指同一個研磨對象物的研磨表面包括相對位置較高的部分及相對位置較低的部分。當進行化學機械研磨時，通常是使用平坦的研磨墊。當研磨具有段差的研磨對象物時，對於同一個研磨對象物表面之相對較高的區域而言，在此區域的研磨對象物表面與研磨墊之間的距離較近。雖然機制不明，但推測研磨對象物表面與研磨墊之間的距離較近時，第一水溶性高分子較容易發揮作用，距離較遠時，第二水溶性高分子較容易發揮作用。
當使用本發明相關的研磨用組合物進行化學機械研磨持續一段時間之後，同一個研磨對象物原本較高的表面被移除的量較多。隨著表面降低，此區域的研磨壓力及移除速率均降低。最後，當研磨對象物整個表面的表面高度一致(亦即，平坦化)時，研磨壓力與移除速率也會一致。即使繼續研磨，也不會再產生段差。如此一來，即可降低或消除存在於研磨對象物表面的段差。
以下說明有關本實施形態的研磨用組合物中所包含的各種成分。
[研磨粒] 在本實施形態的研磨用組合物中含有研磨粒。研磨粒可為無機粒子及有機粒子之中的任一種。作為無機粒子之具體例，可列舉，例如，由二氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鈦等金屬氧化物而形成之粒子。作為有機粒子之具體例，可列舉，如，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)粒子。其中以二氧化矽粒子為佳，以膠體二氧化矽為更佳。上述研磨粒可單獨使用，亦可混合兩種以上使用。
研磨粒在研磨用組合物中的含量，以0.01重量%以上為佳，以0.05重量%以上為更佳，以0.1重量%以上為進一步更佳，以0.5重量%以上為又進一步更佳。隨著研磨粒之含量增多，可提高對於研磨對象物(例如，含有鍺材料的研磨對象物)的研磨速率。
研磨粒在研磨用組合物中的含量，以20重量%以下為佳，以10重量%以下為更佳，以5重量%以下為進一步更佳，亦可為3重量%以下。隨著研磨粒之含量減少，除了可降低研磨用組合物之材料成本以外，也可使研磨粒的凝聚不容易發生。
研磨粒的平均一次粒徑，以5 nm以上為佳，以7 nm以上為更佳，以10 nm以上為進一步更佳，以25 nm以上為又進一步更佳，以30 nm以上為特佳。隨著研磨粒的平均一次粒徑增大，可提高對於研磨對象物(例如，含有鍺材料的研磨對象物)的研磨速率。此外，可利用BET法測定研磨粒的比表面積。再依據所測定的比表面積，計算研磨粒的平均一次粒徑之值。
研磨粒之平均一次粒徑，以120 nm以下為佳，以80 nm以下為更佳，以50 nm以下為進一步更佳，以40 nm以下為又進一步更佳。隨著研磨粒之平均一次粒徑減小，利用研磨用組合物對研磨對象物進行研磨時，容易獲得刮痕較少之研磨面。
研磨粒之平均二次粒徑，以10 nm以上為佳，以20 nm以上為更佳，以30 nm以上為進一步更佳，以50 nm以上為特佳。隨著研磨粒之平均二次粒徑增大，可提高對於研磨對象物(例如，含有鍺材料的研磨對象物)的研磨速率。
研磨粒之平均二次粒徑，以250 nm以下為佳，以200nm以下為更佳，以150 nm以下為進一步更佳，以100 nm以下為特佳。隨著研磨粒之平均二次粒徑減小，利用研磨用組合物對研磨對象物進行研磨時，容易獲得刮痕較少之研磨面。研磨粒之平均二次粒徑之值可藉由合適的方法進行測定，例如，雷射光散射法。
亦可對研磨粒進行表面修飾。一般的膠體二氧化矽在酸性條件下之Zeta電位值接近於零，因此，在酸性條件下，二氧化矽粒子彼此之間不會靜電排斥而容易引起凝聚。相對於此，對研磨粒進行表面修飾，而使研磨粒即使在酸性條件下具有Zeta電位較大之正值或負值，能夠使研磨粒在酸性條件下相互間強烈排斥而良好地分散。如此一來，能夠提高研磨用組合物之保存安定性。舉例而言，如此的表面修飾研磨粒，可藉由使鋁、鈦或鋯等金屬或上述金屬之氧化物與研磨粒混合且摻雜於研磨粒之表面而獲得。再者，在鹼性條件下，無論表面修飾如何，Zeta電位均為負值，因此基本上可良好地分散。然而，由於經表面修飾的研磨粒比未經修飾的磨粒具有更大的Zeta電位的絕對值，因此可以更穩定地分散。
研磨用組合物中所包含之經表面修飾的研磨粒，亦可為將有機酸固定化於其表面的二氧化矽。其中，較佳為將有機酸固定化於其表面的膠體二氧化矽。將有機酸固定化於膠體二氧化矽表面，是藉由使有機酸之官能基化學鍵結於膠體二氧化矽表面而進行。只是單純使膠體二氧化矽與有機酸共存，無法將有機酸固定化於膠體二氧化矽表面。若是想將有機酸之一種的磺酸固定化於膠體二氧化矽上，則可藉由，例如，“Sulfonic acid-functionalized silica through quantitative oxidation of thiol groups”,Chem.Commun.246-247(2003)中所記載之方法進行。具體而言，在使3-氫硫基丙基三甲氧基矽烷((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane)等之具有硫醇基之矽烷偶合劑偶合於膠體二氧化矽上之後，藉由過氧化氫將硫醇基氧化，以得到將磺酸固定化於表面的膠體二氧化矽。在本申請案的實施例中所使用的膠體二氧化矽也可如上所述而製造。或者，若是想將羧酸固定化於膠體二氧化矽表面，則可藉由，例如，“Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel”,Chemistry Letters,3,228-229(2000)中所記載之方法進行。具體而言，在使含有光反應性2-硝基苄基酯(2-nitrobenzyl ester)的矽烷偶合劑偶合於膠體二氧化矽上之後，藉由照射光線而得到將羧酸固定化於表面的膠體二氧化矽。
[第一水溶性高分子] 在本實施形態的研磨用組合物中，含有至少一種第一水溶性高分子。藉由使用具有內醯胺結構的第一水溶性高分子，能夠增加同一研磨對象物表面之相對高度較高(亦即，研磨壓力較大)的部分的移除速率，並且能夠降低同一研磨對象物表面之相對高度較低(亦即，研磨壓力較小)的部分的移除速率。換言之，使用含有第一水溶性高分子的研磨用組合物進行研磨，能夠增加同一研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異(比值)，有助於降低或消除段差。
在本說明書中，所謂「內醯胺結構」，可包括β-內醯胺(β-lactam)結構、γ-內醯胺(γ-lactam)結構、δ-內醯胺(δ-lactam)結構、ε-己內醯胺或其他內醯胺結構。可使用含內醯胺結構的單體合成第一水溶性高分子。此外，在本說明書中，所謂「含內醯胺結構的單體」，可包括在內醯胺的氮原子上具有可聚合基團(例如，乙烯基)的單體。
第一水溶性高分子可包括含內醯胺結構的單體的均聚物，或是含內醯胺結構的單體與其他單體的共聚物。因此，根據本發明的一實施形態，第一水溶性高分子是含內酰胺結構的單體的均聚物，或者，是含內酰胺結構的單體與另一單體的共聚物。作為其他單體的例子，可列舉，例如，乙烯醇、乙酸乙烯酯或其他合適的單體。在第一水溶性高分子為共聚物的實施形態中，共聚物的類型並無特別限制。舉例而言，第一水溶性高分子可為嵌段共聚物(block copolymer)、隨機共聚物(random copolymer)、接枝共聚物(grafted copolymer)或其他類型的共聚物。
在一些實施形態中，第一水溶性高分子為含內酰胺結構的單體的均聚物(聚內醯胺)。作為聚內醯胺之具體例，可為選自由聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone, PVP)、聚乙烯己內醯胺(polyvinyl caprolactam)、聚乙烯戊內醯胺(polyvinyl valerolactam)、聚乙烯十二內醯胺(polyvinyl laurolactam)及聚乙烯哌啶酮(polyvinyl piperidone)所組成之群組中的至少一種。在這些聚內醯胺中，以聚乙烯吡咯烷酮為佳。
第一水溶性高分子的重量平均分子量(MW)，以500,000以下為佳，以200,000以下為更佳，以100,000以下為進一步更佳，以65,000以下為又進一步更佳。另一方面，第一水溶性高分子的重量平均分子量，以3,000以上為佳，以4,000以上為更佳，以5,200以上為進一步更佳，以6,000以上為又進一步更佳，以7,000以上為又進一步更佳，以8,000以上為又進一步更佳，以10,000以上為又進一步更佳，亦可為15,000以上，亦可為20,000以上，亦可為25,000以上，亦可為30,000以上，亦可為40,000以上，亦可為50,000以上，亦可為55,000以上。另外，本說明書中的重量平均分子量，是根據使用聚苯乙烯作為標準物質的凝膠滲透色譜法(gel permeation chromatography, GPC)法所測定。
若第一水溶性高分子的重量平均分子量大於500,000，則在調製備研磨用組合物(或是研磨組合物)之後，研磨粒會隨著時間的推移而聚集，進而導致操作性變差。再者，若第一水溶性高分子的重量平均分子量太高，則第一水溶性高分子的立體結構可能會變得太大。在這種情況下，吸附於研磨對象物表面的水溶性高分子之間容易形成間隙，而無法充分地保護表面。因此，難以降低同一個研磨對象物表面之相對高度較低(研磨壓力較小)的部分的移除速率，且同一個研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異(比值)太小。如此一來，不利於降低或消除段差。
另一方面，若第一水溶性高分子的重量平均分子量小於3,000，則第一水溶性高分子的立體結構可能會變得太小。在這種情況下，水溶性高分子可能會過於緊密地吸附於研磨對象物表面，而過度地保護表面。因此，難以發揮增加同一個研磨對象物表面之相對高度較高(研磨壓力較大)的部分的移除速率之效果。如此一來，不利於降低或消除段差。
第一水溶性高分子在研磨用組合物中的含量，以10,000 ppm以下為佳，以5,000 ppm以下為更佳，以1,000 ppm以下為進一步更佳，以500 ppm以下為又進一步更佳，以200 ppm以下為特佳。特別是，若為200 ppm以下，則可提升整體的研磨速率。另一方面，第一水溶性高分子在研磨用組合物中的含量，以1 ppm以上為佳，以10 ppm以上為更佳，以50 ppm以上為進一步更佳，以75 ppm以上為又進一步更佳。另外，本說明書中的「ppm」，是指「重量ppm」。
若第一水溶性高分子在研磨用組合物中的含量大於10,000 ppm，則在調製備研磨用組合物之後，研磨粒會隨著時間的推移而聚集，進而導致操作性變差。再者，若第一水溶性高分子在研磨用組合物中的含量太高，可能會造成移除研磨對象物的效果變弱。因此，難以增加同一個研磨對象物表面之相對高度較高(研磨壓力較大)的部分的移除速率，且具有不同高度的研磨對象物的移除速率之差異(比值)太小。如此一來，不利於降低或消除段差。
另一方面，若第一水溶性高分子在研磨用組合物中的含量小於1 ppm，則吸附於表面之相對高度較低的研磨對象物之區域的第一水溶性高分子的數量可能會變得太少，可能會造成降低同一個研磨對象物表面之相對高度較低(研磨壓力較小)的部分的移除速率的效果變弱。如此一來，不利於降低或消除段差。
[第二水溶性高分子] 在本實施形態的研磨用組合物中，含有至少一種第二水溶性高分子。第二水溶性高分子的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物。
式(I)中，X為大於或等於3的整數，且n為大於或等於2的整數。
藉由使用具有如式(I)所示的伸烷基氧化物的第二水溶性高分子，能夠降低同一個研磨對象物表面之相對高度較低(亦即，研磨壓力較小)的部分的移除速率。換言之，使用含有第二水溶性高分子的研磨用組合物進行研磨，能夠增加同一個研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異(比值)，有助於降低或消除段差。
在式(I)中，X的數值用以表示合成第二水溶性高分子所使用的單體。舉例而言，當式(I)的X等於3時，表示合成第二水溶性高分子所使用的單體為丙二醇，並且表示第二水溶性高分子是聚丙二醇。再者，在式(I)中，n的數值用以表示在單一個第二水溶性高分子中重複單元的數量。因此，可藉由X及n的數值推估第二水溶性高分子的重量分子量。X的上限值與n的上限值並無特別限定。然而，為了使第二水溶性高分子在研磨用組合物中的溶解性良好，並且有利於降低段差。X的上限值以12為佳，以6為更佳，以5為進一步更佳，以4為又進一步更佳。n的上限值以150為佳，以100為更佳，以50為進一步更佳，以20為又進一步更佳。n的下限值以3為佳，以4為更佳，以5為進一步更佳。
作為第二水溶性高分子之具體例，可列舉，例如，聚丙二醇(polypropylene glycol, PPG)、聚丁二醇(polybutylene glycol)、聚戊二醇(polypentylene glycol)、聚己二醇(polyhexylene glycol)、聚庚二醇(polyheptylene glycol)、聚辛二醇(polyoctylene glycol)、聚壬二醇(polynonylene glycol)及聚癸二醇(polydecylene glycol)。在一些較佳的實施形態中，第二水溶性高分子為聚丙二醇或聚丁二醇。在另一些更佳的實施形態中，第二水溶性高分子為聚丙二醇。根據本發明的一實施形態，第二水溶性高分子是聚丙二醇(polypropylene glycol, PPG)或聚丁二醇(polybutylene glycol)。藉由如此的實施形態，能夠有效地實現本發明所期望的效果。
第二水溶性高分子的重量平均分子量，以3,000以下為佳，以小於3,000為更佳，以2,000以下為更佳，以1,200以下為進一步更佳，以800以下為特佳。另一方面，第二水溶性高分子的重量平均分子量，以200以上為佳，以300以上為更佳。
若第二水溶性高分子的重量平均分子量大於3,000，則在調製備研磨用組合物(或是研磨組合物)之後，有可能發生研磨粒會隨著時間的推移而聚集，進而導致操作性變差。再者，若第二水溶性高分子的重量平均分子量太高，則第二水溶性高分子的濁點(cloud point)可能會變得太低。對於含有伸烷基氧化物結構的二醇溶液而言，二醇化合物的溶解度會隨著溫度上升而下降。當溫度上升到某一個特定溫度時，二醇溶液可能會開始出現相分離而分為兩相，溶液也因此變得混濁。所謂「濁點」(亦可稱為「濁點溫度」)，就是指溶液變得混濁的上述特定溫度。若第二水溶性高分子的濁點太低(例如，濁點低於室溫或低於化學機械研磨製程的操作溫度)，則研磨用組合物中的第二水溶性高分子容易與分散介質產生相分離而析出。如此一來，將導致研磨用組合物的變質，且使研磨用組合物的研磨功能變差。
另一方面，若第二水溶性高分子的重量平均分子量小於200，則第二水溶性高分子的立體結構可能會變得太小。即使吸附於研磨對象物表面的第二水溶性高分子的數量很多，仍可能難以保護研磨對象物。因此，難以降低同一個研磨對象物表面之相對高度較低(研磨壓力較小)的部分的移除速率。如此一來，不利於降低或消除段差。根據本發明的一實施形態，研磨用組合物包括第一水溶性高分子與第二水溶性高分子，此第一水溶性高分子的重量平均分子量為3,000以上，而此第二水溶性高分子的重量平均分子量為小於3,000。如上所述，藉由含有兩種以上的水溶性高分子，並如上所述而設定各水溶性高分子的重量平均分子量，能夠有效地實現本發明所期望的效果。在本實施形態中，可以從以上所說明的數值中，自由地選擇第一水溶性高分子與第二水溶性高分子的重量平均分子量的上限、下限。具體而言，例如，第一水溶性高分子的重量平均分子量的下限可以為8,000以上，亦可為30,000以上。注意，本說明書中所揭示的數值等的上限、下限，並不限於本實施形態，可以自由選擇上限值、下限值，亦可以僅自由選擇上限值或僅自由選擇下限值。
第二水溶性高分子在研磨用組合物中的含量，以5,000 ppm以下為佳，以4,000 ppm以下為更佳，以3,000 ppm以下為進一步更佳，以2,000 ppm以下為又進一步更佳，以1,000 ppm以下為又進一步更佳，以800 ppm以下為特佳。特別是，若為800 ppm以下，則可提升整體的研磨速率。另一方面，第二水溶性高分子在研磨用組合物中的含量，以10 ppm以上為佳，以50 ppm以上為更佳，以100 ppm以上為進一步更佳，以200 ppm以上又進一步更佳，以300 ppm以上為又進一步更佳，以400 ppm以上為特佳。
若第二水溶性高分子在研磨用組合物中的含量大於5,000 ppm，則在調製備研磨用組合物之後，有可能發生研磨粒會隨著時間的推移而聚集，進而導致操作性變差。再者，若第二水溶性高分子在研磨用組合物中的含量太高，則吸附於表面相對高度較高的研磨對象物之區域的第二水溶性高分子的數量可能會變得太多，造成研磨對象物不易被移除。因此，難以增加同一個研磨對象物表面之相對高度較高(研磨壓力較大)的部分的移除速率，且同一個研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異(比值)太小。如此一來，不利於降低或消除段差。
另一方面，若第二水溶性高分子在研磨用組合物中的含量小於10 ppm，則吸附於位置較低的研磨對象物之區域的第二水溶性高分子的數量可能會變得太少，而難以保護研磨對象物。因此，難以降低同一個研磨對象物表面之相對高度較低(研磨壓力較小)的部分的移除速率。如此一來，不利於降低或消除段差。
[pH調節劑] 在本實施形態的研磨用組合物中含有pH調節劑。可藉由pH調節劑將研磨用組合物之pH值調整至所期望之值。作為pH調節劑，可使用已知的酸或鹼。
作為本實施形態的研磨用組合物所使用的pH調節劑之酸，可為無機酸或有機酸，亦可為螯合劑。關於可使用作為pH調節劑的無機酸之具體例，可列舉，例如，鹽酸(HCl)、硫酸(H2 SO4 )、硝酸(HNO3 )、氫氟酸(HF)、硼酸(H3 BO3 )、碳酸(H2 CO3 )、次磷酸(H3 PO2 )、亞磷酸(H3 PO3 )及磷酸(H3 PO4 )。上述無機酸之中，較佳為鹽酸、硫酸、硝酸及磷酸。
關於可使用作為pH調節劑的有機酸之具體例，可列舉，例如，甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、正己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、正庚酸、2-甲基己酸、正辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、羥基乙酸(hydroxyacetic acid)、水楊酸(salicylic acid)、甘油酸(glyceric acid)、草酸(oxalic acid)、丙二酸(malonic acid)、琥珀酸(succinic acid)、戊二酸(glutaric acid)、己二酸(adipic acid)、庚二酸(pimelic acid)、順丁烯二酸(maleic acid)、酞酸(phthalic acid)、蘋果酸(malic acid)、酒石酸(tartaric acid)、檸檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、乙醛酸(glyoxylic acid)、2-呋喃羧酸(2-furancarboxylic acid)、2,5-呋喃二羧酸(2,5-furandicarboxylic acid)、3-呋喃羧酸(3-furancarboxylic acid)、2-四氫呋喃羧酸(2-tetrahydrofuran carboxylic acid)、甲氧基乙酸(methoxyacetic acid)、甲氧基苯乙酸(methoxyphenylacetic acid)及苯氧基乙酸(Phenoxyacetic acid)。亦可使用甲磺酸(methanesulfonic acid)、乙磺酸(ethanesulfonic acid)及2-羥乙磺酸(2-hydroxyethanesulfonic acid)等之有機硫酸。上述有機酸之中，較佳為乙酸等的單羧酸；丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、順丁烯二酸、酞酸、蘋果酸及酒石酸等的二羧酸；以及檸檬酸等的三羧酸。
作為本實施形態的研磨用組合物所使用的pH調節劑之鹼，可列舉，例如，鹼金屬的氫氧化物或其鹽、第2族元素氫氧化物或其鹽、氫氧化第四級銨或其鹽、氨、胺。作為鹼金屬的具體例，可列舉鉀、鈉等。
本實施形態的研磨用組合物的pH值，以9以下為佳，以8以下為更佳，以7以下為進一步更佳。本實施形態的研磨用組合物的pH值，亦可小於7，亦可為6以下，亦可小於6，亦可為5以下，亦可小於5，亦可為4以下，亦可小於4，亦可為3以下，亦可小於3，亦可為2.8以下。再者，本實施形態的研磨用組合物的pH值的下限值，並無特別限定。然而，考慮到製程的安全性及廢液處理的負荷，以1以上為佳，以2以上為更佳，亦可為2以上，亦可大於2，亦可為3以上，亦可大於3，亦可為4以上，亦可大於4，亦可為5以上，亦可大於5，亦可為6以上，亦可大於6，亦可為7以上，亦可大於7。在本實施形態，上述研磨用組合物的pH值，以1～9為佳。
當研磨用組合物為鹼性(亦即，pH大於7)時，則研磨對象物的含鍺材料部分會產生腐蝕。如此的腐蝕作用可提高含鍺材料部分的移除速率。然而，若pH太高(例如，pH大於9)，則可能會增加同一個研磨對象物表面之相對高度較低的部分的移除速率，並且降低同一個研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異(比值)。如此一來，不利於降低或消除段差。根據本發明的實施形態，研磨用組合物的pH為9以下，並且，研磨用組合物中的第二水溶性高分子的含量為5,000 ppm以下。根據如此的實施形態，能夠有效地實現本發明所期望的效果。再者，在本實施形態中，也可以從以上所說明的數值中，自由地選擇研磨用組合物的pH之上限、下限、第二水溶性高分子的含量之上限、下限。
[分散介質] 在本實施形態的研磨用組合物中含有分散介質(亦可稱為「溶劑」)。分散介質可用於分散或溶解研磨用組合物中的各成分。在本實施形態中，研磨用組合物可包含水作為分散介質。 就抑制妨礙其他成分作用之觀點而言，較佳為儘可能不含雜質之水。更具體而言，較佳為以離子交換樹脂去除雜質離子後，通過過濾器去除異物之純水或超純水，或蒸餾水。
[氧化劑] 在本發明之實施形態的(或者，本發明之實施形態的研磨方法所使用的)研磨用組合物中，亦能夠視需要而進一步含有氧化劑。研磨用組合物所含有的氧化劑種類並無特別限制，但較佳為此氧化劑具有0.3 V以上之標準電極電位。使用具有0.3 V以上之標準電極電位的氧化劑時，相較於使用具有未達0.3 V之標準電極電位的氧化劑，可有利於進一步提高利用研磨用組合物進行之鍺材料部分及矽材料部分之研磨速率。作為具有0.3 V以上之標準電極電位之氧化劑之具體例，可列舉，例如，過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋇、有機氧化劑、臭氧水、銀(II)鹽、鐵(III)鹽及過錳酸、鉻酸、重鉻酸、過氧二硫酸(peroxodisulfuric acid)、過氧磷酸(peroxophosphoric acid)、過氧硫酸(peroxosulfuric acid)、過氧硼酸(peroxoboric acid)、過氧甲酸(performic acid)、過氧乙酸(peracetic acid)、過氧苯甲酸(perbenzoic acid)、過氧酞酸(Perphthalic acid)、次氯酸(hypochlorous acid)、次溴酸(hypobromous acid)、次碘酸(hypoiodous acid)、氯酸(chloric acid)、亞氯酸(chlorous acid)、過氯酸(perchloric acid)、溴酸(bromic acid)、碘酸(iodic acid)、過碘酸(periodic acid)、硫酸、過硫酸(persulfuric acid)二氯異氰尿酸(dichloroisocyanuric acid)及該等之鹽。上述氧化劑可單獨使用或混合兩種以上使用。上述標準電極電位的上限值，並無特別限定，較佳為3.0 V以下、2.5 V以下或2.0 V以下。
上述氧化劑之中，就有效提高利用研磨用組合物進行之鍺材料部分及矽材料部分之研磨速率而言，較佳為過氧化氫、過硫酸銨、過碘酸、次氯酸及二氯異氰尿酸鈉。
又，所謂標準電極電位，是指使參與氧化反應之所有化學物種處於標準狀態下時，以下述數式1表示。
[數1] E0 = -△G0/nF = (RT/nF)lnK            數式1
在數式1中，E0為標準電極電位，△G0為氧化反應之標準吉比斯(Gibbs)能量變化，K為其平衡常數，F為法拉第常數，T為絕對溫度，n為參與氧化反應之電子數。由上述數式1可了解，由於標準電極電位隨著溫度而變動，因此，在本說明書中，採用在25℃下之標準電極電位。又，水溶液系統之標準電極電位是記載於，例如，修訂4版化學便覽(基礎編)II,pp464-468(日本化學會編)之中。
氧化劑在研磨用組合物中的含量，以0.01 mol/L以上為佳，以0.1 mol/L以上為更佳。隨著氧化劑含量增多，可提高研磨用組合物產生之鍺材料部分之研磨速率。氧化劑在研磨用組合物中的含量，以0.001質量%以上為佳，以0.01質量%以上為更佳，以0.05質量%以上為進一步更佳。再者，氧化劑在研磨用組合物中的含量，以10質量%以下為佳，以5質量%以下為更佳，以1質量%以下為進一步更佳。
氧化劑在研磨用組合物中的含量，以2 mol/L以下為佳，以1 mol/L以下為更佳，以0.5 mol/L以下為進一步更佳。隨著氧化劑之含量減少，除了可降低研磨用組合物之材料成本以外，亦可減輕研磨製程後之研磨用組合物之處理負荷(亦即，廢液處理之負荷)。
[其他成分] 在本發明的研磨方法所使用的研磨用組合物中，亦能夠視需要而進一步含有胺基酸、螯合劑、金屬防蝕劑、防腐劑、抗黴劑等的其他成分。
[研磨方法以及基板之製造方法] 如上文所述，本發明相關的研磨用組合物適合用於研磨含矽基板及含鍺基板。據此，本發明提供一種以本發明相關的研磨用組合物研磨含有鍺材料的研磨對象物之研磨方法。作為如此的研磨對象物，可為SiY Ge(1-Y) (其中，0≦Y>1)。因此，本發明提供一種研磨方法，包括使用上述研磨用組合物研磨研磨對象物之步驟，上述研磨對象物的材料為SiY Ge(1-Y) (其中，0≦Y>1)。再者，本發明提供一種經過研磨的基板的製造方法，包括準備基材之步驟，與使用上述研磨用組合物對上述基板進行研磨之步驟。另外，本發明相關的研磨用組合物特別適合用於研磨含鍺基板。據此，本發明提供一種經過研磨的基板之製造方法，其包含使用本發明相關的研磨用組合物對含有鍺材料的矽基板進行研磨的步驟。作為含有鍺材料的矽基板，可為SiZ Ge(1-Z) (其中，0.01≦Z>1)。
作為研磨步驟所使用的研磨裝置，可使用一般化學機械研磨製程所使用的研磨裝置。在如此的研磨裝置中，安裝有保持研磨對象物的載子與可改變轉數之馬達等，且具有可貼附研磨墊(或研磨布)之研磨定盤。
前述研磨墊並無特別限制，可使用一般的不織布、聚胺基甲酸酯樹脂製墊、及多孔質氟樹脂製墊等。此外，亦可視需要而對研磨墊施行溝槽加工，藉此使研磨用組合物積存於研磨墊的溝槽中。
研磨步驟的參數條件亦無特別限制，可視實際需要而進行調整。舉例而言，研磨定盤的旋轉速度可為10-500 rpm；載子的旋轉速度可為10-500 rpm；研磨用組合物的流量可為10-500 ml/min。將研磨用組合物供給到研磨墊的方法亦無特別限制。例如，可採用幫浦等連續供給之方法。 在本發明的一實施形態中，施加於研磨對象物的壓力(研磨壓力)，以0.1〜10psi為佳，以2〜3psi為更佳。
研磨步驟結束之後，在水流中洗淨研磨對象物，以旋轉乾燥機等甩掉附著於研磨對象物上之水滴予以乾燥，而獲得不具有段差的基板，其具有平坦的表面。 根據本發明的一實施形態，當研磨壓力為3.1〜5.0 psi (特佳為4.1 psi)時，上述研磨對象物的移除速率為第一移除速率，當研磨壓力為0.5〜1.9 psi (特佳為1.4 psi)時，上述研磨對象物的移除速率為第二移除速率，上述第一移除速率相對於上述第二移除速率的比值大於3。根據如此的實施形態，可有效地實現本發明所期望的效果(降低或消除段差)。該比值，以3.1以上為更佳，以3.5以上為進一步更佳，以4.0以上為又進一步更佳。根據如此的實施形態，具有能夠更有效地消除段差的技術效果。該比值越高越好，因此沒有上限，但是實際上為約10以下。 因此，根據本發明的一實施形態，能夠提供一種研磨用組合物，此研磨用組合物能夠進一步提高研磨壓力為3.1〜5.0psi時的研磨速率，進一步降低研磨壓力為0.5〜1.9psi時的研磨速率。 本發明揭示以下的實施形態。 1. 一種研磨用組合物，包括：研磨粒；pH調節劑；分散介質；至少一種第一水溶性高分子，其中上述第一水溶性高分子具有內醯胺結構；以及 至少一種第二水溶性高分子，其中上述第二水溶性高分子的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物： 式(I)中，X為大於或等於3的整數，且n為大於或等於2的整數。 2. 如第1項所述之研磨用組合物，其中，上述第一水溶性高分子為聚內醯胺或含內醯胺結構的單體與其他單體的共聚物。 3. 如第2項所述之研磨用組合物，其中，上述聚內醯胺包括選自由聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone, PVP)、聚乙烯己內醯胺(polyvinyl caprolactam)、聚乙烯戊內醯胺(polyvinyl valerolactam)、聚乙烯十二內醯胺(polyvinyl laurolactam)及聚乙烯哌啶酮(polyvinyl piperidone)所組成之群組中的至少一種。 4. 如第1〜3項中任一項所述之研磨用組合物，其中，上述第二水溶性高分子為聚丙二醇(polypropylene glycol, PPG)或聚丁二醇(polybutylene glycol)。 5. 如第1〜4項中任一項所述之研磨用組合物，其中，上述研磨用組合物的pH值為1～9。 6. 如第1〜5項中任一項所述之研磨用組合物，其中，上述研磨用組合物更包括氧化劑。 7. 一種研磨方法，包括： 使用如第1〜6項中任一項所述之研磨用組合物研磨研磨對象物之步驟，其中，上述研磨對象物的材料為SiY Ge(1-Y ) (其中，0≦Y>1)。 8. 如7項所述之研磨方法，其中，當研磨壓力為4.1 psi時，上述研磨對象物的移除速率為第一移除速率，當研磨壓力為1.4 psi時，上述研磨對象物的移除速率為第二移除速率，且上述第一移除速率相對於上述第二移除速率的比值大於3。 9. 一種經過研磨的基板之製造方法，包括： 準備基板之步驟；及 使用如第1〜6項中任一項所述之研磨用組合物對上述基板進行研磨之步驟。 10. 如第9項所述之基板之製造方法，其中，上述基板為含有鍺材料的矽基板。 [實施例] 本發明使用以下實施例及比較例更詳細說明。惟，本發明之技術範圍不僅限於以下的實施例。此外，本說明書中，若無特別記載，操作及物性等測定在室溫(20~25℃)/相對濕度40~50%RH的條件下進行。
[調製研磨用組合物] 依據以下述表1所示之組成，將研磨粒、pH調節劑、氧化劑、第一水溶性高分子及第二水溶性高分子在分散介質(超純水)中進行混合(混合溫度：約25℃，混合時間：約10分鐘)，而調製研磨用組合物。研磨用組合物之pH係藉由pH計(堀場製作所公司製型號：LAQUA)進行確認(測定pH值時的研磨用組合物溫度為25℃)。此外，表1中之「-」，表示未添加該成分。表1中的各成份的細節如以下所示。 研磨粒：膠體二氧化矽(一次粒徑：35 nm；二次粒徑：70nm；磺酸固定化於表面的膠體二氧化矽) HNO3 ：硝酸 (濃度：70%) NH4 OH：氫氧化銨 (純度：29%) Acetic acid：醋酸 (濃度：99.8%) Citric acid：檸檬酸 (純度：30%) 氧化劑：H2 O2 (濃度：31%) PVP K12：聚乙烯吡咯烷酮 (MW：5,000) PVP K15：聚乙烯吡咯烷酮 (MW：10,000) PVP K30：聚乙烯吡咯烷酮 (MW：60,000) Vinylpyrrolidone/vinyl acetate copolymers (乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物)：(PVP/VA W-635, Ashland公司製；MW：21,000) Polyvinyl caprolactam (聚乙烯己內醯胺)：(MW：6,600) Poly(2-ethyl-2-oxazoline)：聚(2-乙基-2-噁唑啉) (MW：50,000) Polyvinyl alcohol：聚乙烯醇(MW：50,000) Carboxymethyl cellulose：羧甲基纖維素(MW：90,000) Hydroxyethyl cellulose：羥乙基纖維素(MW：90,000) PEG 400：聚乙二醇(MW：400) PPG 400：聚丙二醇(MW：400) PPG 1000：聚丙二醇(MW：1,000)
[研磨速率之測定] 使用如上述所得到的研磨用組合物，測定在以下的研磨條件下將矽鍺(SiGe)基板(Silicon Valley Microelectronic, Inc製造)進行研磨時之研磨速率。具體而言，矽鍺為Si0.75 Ge0.25 。
研磨機：單面CMP研磨機(ENGIS：日本ENGIS股份有限公司製) 研磨墊：聚胺基甲酸酯製墊 定盤旋轉速度：90 rpm 載子旋轉速度：50 rpm 研磨用組合物之流量：100 mL/min 研磨時間：60 sec 第一研磨壓力：4.1 psi (約28.2 kPa) 第二研磨壓力：1.4 psi (約9.7 kPa) 研磨對象物在研磨前及研磨後的厚度，是藉由光干擾式膜厚測定裝置(美國Filmetrics公司製；型號：Filmetric F20)而測定。研磨速率是藉由以下的公式進行計算。 研磨速率＝{[研磨前的厚度]-[研磨後的厚度]}/[處理時間] 以上公式中，厚度的單位為Å，處理時間的單位為分鐘，研磨速率的單位為(Å/min)。再者，具體而言，處理時間意指研磨時間。
[研磨速率之選擇比之計算] 在上述第一研磨壓力(即，4.1 psi)下進行研磨，且依據以上公式求取研磨對象物在第一研磨壓力的第一研磨速率R1。在上述第二研磨壓力(即，1.4 psi)下進行研磨，且依據以上公式求取研磨對象物在第二研磨壓力的第二研磨速率R2。計算第一研磨速率R1相對於第二研磨速率R2的比值(R1/R2)。如此的比值(R1/R2)可用以表示在不同研磨壓力(亦即，同一個研磨對象物表面之高度不同的部分)的研磨速率的差異(比值)。比值(R1/R2)越大，則代表在不同研磨壓力的研磨速率的差異越大，亦即，研磨速率的選擇比越大。各個實施例與比較例的第一研磨速率R1、第二研磨速率R2及比值(R1/R2)亦顯示於表1中。 在此，將說明4.1 psi和1.4 psi的數值的基礎。當實施研磨方法時，施加於研磨對象物的設定壓力(研磨壓力)通常被設定為約2〜3 psi。雖然施加於段差之較高部分的壓力比設定壓力高，施加於段差之較低部分的壓力比設定壓力低，但在這種情況下，估計值分別約為4.1 psi與1.4 psi。這就是上述這些數值的基礎。 再者，雖然4.1 psi/1.4 psi的比值約為3，但這數值可為1.5到4.5的範圍內。在此，特別是在對研磨對象物所施加的壓力(研磨壓力)為0.1〜10 psi的情況下，高壓力相對於低壓力之比值，一般而言，可為1.5〜4.5的範圍內。亦即，本發明的實施形態的研磨用組合物可以適用於任意的研磨壓力條件。 如上所述，根據本發明的實施形態的研磨用組合物，由於具有研磨速率之特定的研磨壓力相關性，而能夠以較快的速率研磨研磨壓力相對較高的部分，並且以較低的速率研磨研磨壓力相對較低的部分。因此，本發明的研磨用組合物能夠有效地進行段差的降低或消除。 在本發明的一實施形態中，R1/R2以3.1以上為佳，以3.5以上為更佳，以4.0以上為進一步更佳。R1/R2以越大越佳，理論上，更理想是能夠降低或消除段差。作為其上限值，沒有特別限制，但實際上為約10以下。
表1
  研磨用組合物組成 研磨速率
研磨粒 pH 調整劑 氧化劑 第一水溶性高分子 第二水溶性高分子 pH值 第一研磨速率R1 第二研磨速率R2 比值R1/R2
含量(wt%) 成分 含量(wt%) 成分 分子量 (g/mol) 含量 (ppm) 成分 含量 (ppm)
實施例1 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 6 198 30 6.6
實施例2 1 HNO3 - PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 6 45 12 3.8
實施例3 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 250 PPG 400 500 6 84 16 5.3
實施例4 5 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 6 324 68 4.8
實施例5 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 1000 6 52 12 4.3
實施例6 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 2 46 14 3.3
實施例7 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 4 50 12 4.2
實施例8 1 NH4 OH 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 8 428 92 4.7
實施例9 1 HNO3 0.31 PVP K12 5,000 100 PPG 400 500 6 132 36 3.7
實施例10 1 HNO3 0.31 PVP K15 10,000 100 PPG 400 500 6 179 28 6.4
實施例11 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 1000 500 6 42 10 4.2
實施例12 1 Acetic acid 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 6 158 30 5.3
實施例13 1 Citric acid 0.31 PVP K30 60,000 100 PPG 400 500 6 160 34 4.7
實施例14 1 HNO3 0.31 Vinylpyrrolidone/vinyl acetate copolymers 21,000 100 PPG 400 500 6 102 24 4.3
實施例15 1 HNO3 0.31 Polyvinyl caprolactam 6,600 100 PPG 400 500 6 65 14 4.6
比較例1 1 HNO3 0.31 - - - - - 6 456 154 3.0
比較例2 1 HNO3 0.31 - - - PPG 400 500 6 50 22 2.3
比較例3 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 - - 6 424 213 2.0
比較例4 1 HNO3 0.31 PVP K30 60,000 100 PEG 400 500 6 212 70 3.0
比較例5 1 HNO3 0.31 Poly(2-ethyl-2-oxazoline) 50,000 100 PPG 400 500 6 160 72 2.2
比較例6 1 HNO3 0.31 Polyvinyl alcohol 50,000 100 PPG 400 500 6 126 52 2.4
比較例7 1 HNO3 0.31 Carboxymethyl cellulose 90,000 100 PPG 400 500 6 32 20 1.6
比較例8 1 HNO3 0.31 Hydroxyethyl cellulose 90,000 100 PPG 400 500 6 58 32 1.8
請參照表1的比較例1。比較例1的研磨用組合物並未包括第一水溶性高分子及第二水溶性高分子。在比較例1中，第一研磨速率R1相對於第二研磨速率R2的比值(R1/R2)為3。在本說明書中，將比較例1作為評價的參考標準。若研磨速率的比值(R1/R2)大於3，則判定該研磨用組合物為能夠降低或消除段差的合格品；若研磨速率的比值(R1/R2)小於或等於3者，則判定該研磨用組合物為難以降低或消除段差的不合格品。
請參照表1的實施例1到實施例15。在實施例1到實施例15的每一者所使用的研磨用組合物中，包括具有內醯胺結構的第一水溶性高分子以及具有如式(I)所示的伸烷基氧化物的第二水溶性高分子。實驗結果顯示，實施例1到實施例15的每一者的研磨速率比值(R1/R2)皆大於3。由此可知，實施例1到實施例15的每一者所使用的研磨用組合物皆可判定為能夠降低或消除段差。
請參照表1的比較例2。比較例2的研磨用組合物並未包括第一水溶性高分子。再者，請參照表1的比較例3。比較例3的研磨用組合物並未包括第二水溶性高分子。實驗結果顯示，比較例2及比較例3的研磨速率比值(R1/R2)皆小於3。由此可知，單獨使用第一水溶性高分子或第二水溶性高分子，難以降低或消除段差。進一步而言，相較於不使用第一水溶性高分子及第二水溶性高分子的研磨用組合物，單獨使用第一水溶性高分子或第二水溶性高分子的研磨用組合物，其消除段差的能力反而有可能會降低。
請同時參照表1的實施例1及比較例4。比較例4使用聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)取代實施例1的聚丙二醇。除此之外，比較例4的研磨用組合物的其他成分皆與實施例1相同。實驗結果顯示，比較例4的研磨速率比值(R1/R2)等於3，而實施例1的研磨速率比值(R1/R2)為6.6。由此可知，若使用與上述式(I)不同的水溶性高分子取代第二水溶性高分子，難以有效改善消除段差的能力。
請參照表1的比較例5到比較例8。比較例5到比較例8的每一者的研磨用組合物皆使用不具有內醯胺結構的水溶性高分子取代第一水溶性高分子。實驗結果顯示，比較例5到比較例8的研磨用組合物的每一者的研磨速率比值(R1/R2)皆為3以下。由此可知，若使用不具有內醯胺結構的水溶性高分子取代第一水溶性高分子，則難以有效改善消除段差的能力，甚至有可能會使消除段差的能力變得更差。
綜上所述，本發明相關的研磨用組合物包括分別具有特定結構的兩種水溶性高分子。當使用本發明相關的研磨用組合物進行研磨時，能夠增加同一個研磨對象物表面之高度不同的部分的移除速率之差異(比值)。換言之，可增加相同材料在不同研磨壓力下的移除速率差異(比值)。如此一來，即使是研磨由相同材料所構成的同一個研磨對象物，也能夠有效地降低或消除存在於研磨對象物表面的段差。
此外，本發明相關的研磨用組合物可使用於化學機械研磨製程，有助於獲得具有平坦表面的基板。因此，具有產業上可利用性。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
此外，本申請案是基於2018年9月28日提交的日本專利申請第2018-183310號申請案，且該申請案之全部的公開內容藉由引用而併入本案中。
無。
無。
無。

Claims (9)

  1. 一種研磨用組合物，包括：一研磨粒，其中該研磨粒在該研磨用組合物中的含量為0.01重量%以上20重量%以下，且為將磺酸基或羧酸固定於表面的二氧化矽；一pH調節劑；一分散介質；至少一種第一水溶性高分子，其中該第一水溶性高分子在該研磨用組合物中的含量為1質量ppm以上10,000質量ppm以下，且具有內醯胺結構；以及至少一種第二水溶性高分子，其中該第二水溶性高分子在該研磨用組合物中的含量為10質量ppm以上5,000質量ppm以下，且的結構中包括如以下式(I)所示的伸烷基氧化物：
    Figure 108134189-A0305-02-0030-1
     式(I)中，X為大於或等於3的整數，且n為大於或等於2的整數，其中，該研磨用組合物的pH值為1~9。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，其中，該第一水溶性高分子為含內醯胺結構的單體的均聚物，或是含內醯胺結構的單體與其他單體的共聚物。
  3. 如申請範圍第2項所述之研磨用組合物，其中，該含內醯胺結構的單體的均聚物包括選自由聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、聚乙烯己內醯胺(polyvinyl caprolactam)、聚乙烯戊內醯胺(polyvinyl valerolactam)、聚乙烯十二內醯胺(polyvinyl laurolactam)及聚乙烯哌啶酮(polyvinyl piperidone)所組成之群組中的至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，其中，該第二水溶 性高分子為聚丙二醇(polypropylene glycol,PPG)或聚丁二醇(polybutylene glycol)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，其中，該研磨用組合物更包括一氧化劑。
  6. 一種研磨方法，包括：使用如申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物研磨一研磨對象物，其中，該研磨對象物的材料為SiYGe(1-Y)(其中，0≦Y<1)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之研磨方法，其中，當研磨壓力為4.1psi時，該研磨對象物的移除速率設為第一移除速率，當研磨壓力為1.4psi時，該研磨對象物的移除速率設為第二移除速率，其中該第一移除速率相對於該第二移除速率的比值大於3。
  8. 一種經過研磨的基板之製造方法，包括：準備一基板；及使用如申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物對該基板進行研磨。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之經過研磨的基板之製造方法，其中，該基板為含有鍺材料的矽基板。
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